[发明专利]一种钙钛矿材料层的制备方法和钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明提供了一种钙钛矿材料层的制备方法，包括以下步骤：采用脉冲激光沉积法将原料进行气相升华后进行沉积，得到钙钛矿材料层；所述原料选自钙钛矿单晶或混合物；所述混合物为碘化物和卤化胺的混合物；所述碘化物选自PbI₂或SnI₂；所述卤化胺选自甲胺碘、甲胺溴、甲脒碘和甲脒溴中的一种或多种；所述钙钛矿材料层的厚度为100～1000nm。本发明采用脉冲激光沉积法对钙钛矿晶体或特定种类的钙钛矿粉体原料进行制备得到钙钛矿材料层，该钙钛矿材料层组装的太阳能电池具有较高的光电转换效率。

技术领域

本发明属于钙钛矿材料技术领域，尤其涉及一种钙钛矿材料层的制备方法和钙钛矿太阳能电池。

背景技术

钙钛矿材料由于其载流子扩散长度长、载流子迁移率高、光致发光量子产率高等优点被广泛应用在光电器件中，此外，可溶液加工和可印刷的特性使得其在商业化柔性器件中具有很好的应用前景。

现有技术中的溶液法制备的钙钛矿薄膜存在一些缺陷，如空位、替代位原子、晶界等，导致电池的性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿材料层的制备方法和钙钛矿太阳能电池，该方法制备的钙钛矿材料层组装的电池具有较高的光电转换效率。

本发明提供了一种钙钛矿材料层的制备方法，包括以下步骤：

采用脉冲激光沉积法将原料进行气相升华后进行沉积，得到钙钛矿材料层；

所述原料选自钙钛矿单晶或混合物；所述混合物为碘化物和卤化胺的混合物；所述碘化物选自PbI₂或SnI₂；所述卤化胺选自甲胺碘、甲胺溴、甲脒碘和甲脒溴中的一种或多种；

所述钙钛矿材料层的厚度为100～1000nm。

在本发明中，所述钙钛矿单晶为有机无机杂化甲胺铅碘钙钛矿单晶，其购买于西安宝莱特光电科技有限公司。

在本发明中，所述脉冲激光沉积法采用的激光波长为193nm，单脉冲能量为100～400mJ，靶间距为10～50cm，脉冲频率为50～300kHz，基底温度为0～300℃，真空度为1×10^-5～1×10^-1Pa。

在本发明中，所述碘化物和卤化胺的质量比为(1:3)～(3:1)；

所述混合物的粒度为50～1000nm。

在本发明中，所述钙钛矿材料层的组成选自MAPbI₃。

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的导电电极基底层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层和金属电极层；

或包括依次设置的导电电极基底层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极层；

所述钙钛矿吸光层为上述技术方案所述方法制得的钙钛矿材料层。

在本发明中，所述导电电极基底层优选为FTO透明电极；导电电极使用前优选依次采用去离子水、丙酮、异丙醇均分别超声10～20min，再采用紫外光清洁机清洁8～12min，氮气流吹干，备用。

本发明采用刮刀涂布的方法在导电电极基底层上制备得到空穴传输层。在本发明具体实施例中，所述空穴传输层优选采用市售的PEDOT：PSS(AI4083)水溶液；本发明优选采用异丙醇按照体积比1：3配比稀释，刮刀涂布速度为10～20mm/s，优选为15mm/s；涂布的温度为45～70℃，优选为55℃；刮刀与基底的间距为45～55μm，优选为50μm；涂布后在氮气中退火，所述退火的温度为80～100℃，优选为90℃；退火的时间为10～20min，优选为15min。